王亮，李倩倩，余江南，徐希明

（江蘇大學(xué)藥學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013）

三維有序大孔二氧化硅作為藥物載體的制備及體外釋藥特性

王亮，李倩倩，余江南，徐希明

（江蘇大學(xué)藥學(xué)院，江蘇鎮(zhèn)江212013）

目的：制備三維有序大孔（three-dimensional ordered macroporous，3DOM）二氧化硅作為難溶性藥物尼群地平的載體，對三維有序大孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，考察其體外釋藥特性。方法：采用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）膠體晶體模板法制備3DOM二氧化硅載體，通過溶劑沉積法將藥物載入載體中。采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡（SEM）進(jìn)行孔結(jié)構(gòu)的表征，粉末X射線衍射法（XRD）考察藥物在載體中的存在狀態(tài)，傅里葉變換紅外（FT-IR）光譜法研究藥物與載體的相互作用，考察載藥量對體外釋藥的影響。結(jié)果：PMMA膠體晶體模板法制得的3DOM二氧化硅載體呈三維有序多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)藥物載體質(zhì)量比為1∶3和1∶5時(shí)，藥物的結(jié)晶狀態(tài)明顯減弱，在2 h時(shí)體外釋放度達(dá)到80%。結(jié)論：PMMA膠體晶體模板法成功制備了3DOM二氧化硅，作為難溶性藥物載體能顯著提高其體外溶出性。

三維有序大孔二氧化硅；載體；難溶性藥物；體外釋藥特性

三維有序大孔（three-dimensional ordered macroporous，3DOM）無機(jī)載體材料是近年來發(fā)展起來的新材料，具有三維有序的網(wǎng)絡(luò)孔道結(jié)構(gòu)、孔徑大且高度開放、比表面積大等特點(diǎn)［1－4］。3DOM材料可將藥物裝載于其納米孔道中，載藥量高，是一種非常理想的納米藥物載體［5］。其中二氧化硅作為最常用的無機(jī)藥物載體，具有安全性高、性質(zhì)穩(wěn)定且生物相容性好的特點(diǎn)［3，6］，因此本研究采用膠體晶體模板法制備3DOM二氧化硅材料并進(jìn)行了表征。尼群地平為二氫吡啶類鈣拮抗劑，但是其溶解度極低，溶出速度慢，體內(nèi)生物利用度低。本研究以尼群地平為難溶性藥物模型，考察了3DOM二氧化硅載體載藥后的體外釋藥特性。

1 材料與方法

1．1 主要試劑

甲基丙烯酸甲酯（MMA）：分析純，減壓蒸餾，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；過硫酸銨：分析純，成都市科龍化工試劑廠；正硅酸乙酯（TEOS）：國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；尼群地平：陜西西岳制藥有限公司，純度大于99．0%。

1．2 載體制備

1．2．1 單分散聚甲基丙烯酸甲酯微球的制備 由單因素得出微球制備的優(yōu)化處方：在配有冷凝管和氮?dú)猓∟2）進(jìn)出口的250 mL三口燒瓶中，將160 mL雙蒸水加入三口燒瓶中，充入N2進(jìn)行磁力攪拌1 h以排除三口燒瓶中的空氣，加入10 mL MMA，攪拌分散30 min并加熱到70℃，另外在燒杯中稱取0．2 g引發(fā)劑過硫酸銨，加入10 mL雙蒸水振蕩溶解，等水浴溫度達(dá)到相應(yīng)溫度并恒溫30 min后，于三口燒瓶中加入過硫酸銨水溶液并反應(yīng)10 h，其中攪拌速度為600 r／min，冷卻出料得到乳白色的聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）微球分散液［7－9］。

1．2．2 PMMA膠體晶體的生成 取1．2．1項(xiàng)下制備的一定量PMMA微球分散液，經(jīng)3 000 r／min離心5 h，棄上清液，置于恒溫干燥箱中60℃下進(jìn)行沉積干燥24 h，然后于100℃干燥5 min得到膠體晶體［10－11］。

1．2．3 3DOM二氧化硅載體的制備 按正硅酸乙酯∶乙醇∶鹽酸∶水＝1∶3．9∶0．3∶1．8（體積比）的比例加入到三口燒瓶中，加熱回流2 h，得到二氧化硅溶膠［12］。將1．2．2項(xiàng)下制得的膠體晶體模板于上述溶膠中浸泡10 min，抽濾后于恒溫干燥箱中60℃下干燥1 h，如此反復(fù)3次，研磨過80目篩后置于馬福爐中，采用程序升溫，緩慢升溫至300℃，恒溫5 h，再繼續(xù)升溫至500℃煅燒10 h，自然冷卻后得到白色3DOM二氧化硅材料。

1．3 藥物裝載過程

取一定量的尼群地平丙酮溶液（10 mg／mL），按照藥物載體質(zhì)量比分別為1∶1、1∶3和1∶5稱取一定量3DOM二氧化硅載體加入其中，緩慢攪拌12 h后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)揮干溶劑，然后在35℃的條件下干燥24 h［14］。

1．4 場發(fā)射掃描電子顯微鏡觀察粒子的微觀形態(tài)

使用日本日立S-4800型場發(fā)射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）。選取PMMA微球、PMMA膠體晶體和3DOM二氧化硅分別進(jìn)行FE-SEM實(shí)驗(yàn)，觀察樣品粒子的微觀形態(tài)。

1．5 粉末X射線衍射考察藥物的結(jié)晶狀態(tài)

使用德國Bruker D8 Advanced型X射線衍射（XRD）儀，選取原料藥、3DOM二氧化硅載體、物理混合物和載藥3DOM二氧化硅分別進(jìn)行XRD實(shí)驗(yàn)，考察藥物在載體中的存在狀態(tài)。工作條件：Cu-Ka靶，管電壓35 kV，管電流35 mA，衍射角（2θ）測定范圍為5～50°（5°·min－1）。

1．6 傅里葉變換紅外光譜考察藥物載體間相互作用

使用美國尼高力AVATAR-370型傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）儀。選取原料藥、3DOM二氧化硅載體、物理混合物和載藥3DOM二氧化硅分別進(jìn)行FT-IR測試，研究藥物與3DOM二氧化硅載體之間是否存在分子間相互作用。測試條件：采用溴化鉀壓片法，波數(shù)范圍4 000～500 cm－1，分辨率4 cm－1。

1．7 體外藥物釋放實(shí)驗(yàn)

按中國藥典（2010年版）二部附錄溶出度測定方法之槳法，溶出介質(zhì)：900 mL 0．5%SDS水溶液，溫度：（37±0．5）℃，轉(zhuǎn)速：100 r／min。在0時(shí)刻向溶出介質(zhì)中投入待測樣品適量（相當(dāng)尼群地平原料藥10 mg），于不同時(shí)間點(diǎn)（5，10，15，20，30，45，60和120 min）取溶出液5 mL（取出后迅速補(bǔ)加等量的新鮮介質(zhì)），經(jīng)0．8μm微孔濾膜濾過，棄去初濾液，續(xù)濾液在355 nm波長下測定光密度值，所有測試樣品進(jìn)行3次測定。

2 結(jié)果

2．1 形態(tài)觀察結(jié)果

通過FE-SEM對PMMA微球、PMMA膠體晶體和3DOM二氧化硅進(jìn)行了形態(tài)觀察，結(jié)果見圖1。圖1（A）為PMMA微球，由圖可以看出微球單分散且粒徑為230 nm左右，分散度良好。圖1（B）為PMMA膠體晶體，呈現(xiàn)高度有序的三維結(jié)構(gòu)。由圖1（C）與（D）可以看出，在高度有序的三維模板基礎(chǔ)上制得的3DOM二氧化硅形成了高度有序的網(wǎng)狀三維大孔結(jié)構(gòu)，孔徑大約是180 nm。

2．2 粉末X射線衍射結(jié)果

XRD結(jié)果如圖2所示。尼群地平原料藥 （圖2A）在2θ＝9．9°，11．4°，13．1°，13．6°，24．3°，25．9°，27．4°處有強(qiáng)烈的特征衍射峰，說明藥物是結(jié)晶態(tài)。3DOM二氧化硅（圖2B）并未顯示任何衍射峰，為無定形。藥物與3DOM二氧化硅的物理混合物（圖2C，D，E）中，還能觀察到藥物的特征衍射峰。載藥3DOM二氧化硅（圖2F，G，H）中，當(dāng)藥物 載體比為1∶1時(shí)，藥物的大部分特征衍射峰已明顯缺失，殘留的兩個小峰顯示藥物的結(jié)晶度非常微弱。藥物載體比為1∶3和1∶5時(shí)，只能檢測到非常微弱的衍射峰。隨著載體二氧化硅量的增加，藥物的結(jié)晶度明顯下降。

2．3 傅里葉變換紅外光譜結(jié)果

FT-IR結(jié)果見圖3。載藥3DOM二氧化硅的紅外圖譜（圖3D）顯示，藥物的特征峰明顯減弱，例如仲氨基伸縮振動峰（3 316 cm－1）基本消失，而圖3（C）物理混合物（藥載體1∶3）中，尼群地平的特征峰有明顯的殘余。

2．4 體外藥物釋放

尼群地平原料藥及載藥3DOM二氧化硅的體外溶出曲線如圖4所示。原料藥的溶出只有30%左右，而載藥3DOM二氧化硅的溶出度均有不同程度的提高，其中藥物載體比為1∶3和1∶5時(shí)，藥物的釋放速度較快，在2 h時(shí)的累計(jì)溶出百分率均接近80%。而藥物載體比為1∶1時(shí)，初期藥物釋放速度較慢，而后累積溶出百分率也緩慢升高，2 h時(shí)達(dá)68%左右。

3 討論

本實(shí)驗(yàn)采用PMMA膠體結(jié)晶模板法成功制備了3DOM二氧化硅載體。從掃描電鏡照片可知，PMMA膠體晶體形成了高度有序的三維模板排列，在交聯(lián)、煅燒后，膠體晶體消失，其留下的空間形成了三維有序多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

3DOM二氧化硅裝載藥物后，藥物嵌入3DOM二氧化硅孔道內(nèi)，由于其孔徑大小限制了藥物的粒徑小于其孔徑，因此藥物的比表面積顯著增加。此外載體的三維有序網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使藥物難以形成高度有序的結(jié)晶體，藥物可能以無定形或者納米結(jié)晶的狀態(tài)存在于載體中，X射線衍射圖譜顯示藥物的特征衍射峰基本消失。由FT-IR光譜中得出，在載藥過程中，藥物分子的仲氨基吸收峰基本消失，因此可以推斷藥物與載體間可能發(fā)生了分子間相互作用。

3DOM二氧化硅作為難溶性藥物的載體，當(dāng)藥物 載體質(zhì)量比為1∶3時(shí)體外藥物釋放效果最佳，2 h時(shí)體外釋放度達(dá)到80%。3DOM二氧化硅納米粒作為難溶性藥物的優(yōu)良載體，在提高難溶性藥物溶出度方面有著很好的應(yīng)用前景。

［1］ 趙艷鵬，樊惠玲，楊曉旸，等．三維有序大孔材料的制備與應(yīng)用［J］．工業(yè)催化，2012，20（8）：1－5．

［2］ Liu J，Cai Y，Deng Y，et al．Magnetic 3-D ordered macroporous silica templated from binary colloidal crystals and its application for effective removal ofmicrocystin［J］．Microporous Mesoporous Mater，2010，130（1）：26－31．

［3］ Thakur R，Hudgins E，Goncalves E，etal．Particle size and bulk powder flow controlby surpercriticalantisolvent precipitation［J］．Ind Eng Chem Res，2009，48（11）：5302－5309．

［4］ Xie Y，Liu Y，Wang Y，et al．Chitosan matrix with three dimensionally orderedmacroporous structure for nimodipine release［J］．Carbohydr Polym，2012，90（4）：1648－1655．

［5］ 鄔泉周，李玉光．三維有序大孔材料應(yīng)用研究進(jìn)展［J］．化工進(jìn)展，2008，27（3）：358－363．

［6］ Shi ZG，Guo QZ，Liu YT，et al．Drug delivery devices based on macroporous silica spheres［J］．Mater Chem Phys，2011，126（3）：826－831．

［7］ Zou D，Ma S，Guan R，et al．Model filled polymers．V．Synthesis of crosslinked monodisperse polymethacrylate beads［J］．J Polym Sci Part A：Polym Chem，1992，30（1）：137－144．

［8］ 楊鵬，周浪，李俊，等．PMMA膠體晶體模板法制備SiO2多孔材料［J］．武漢工程大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，30（1）：76－79．

［9］ 梁冰．PMMA膠態(tài)晶體及光子晶體的制備與表征［D］．武漢大學(xué)，2005．

［10］ Dziomkina NV，Vancso GJ．Colloidal crystal assembly on topologically patterned templates［J］．Soft Matter，2005，1（4）：265－279．

［11］ Jensen KE，Pennachio D，Recht D，etal．Rapid growth of large，defect-free colloidal crystals［J］．Soft Matter，2013，9（1）：320－328．

［12］ 李鵬．三維膠體晶體及有序大孔材料的制備研究［D］．華中科技大學(xué)，2011．

Preparation of 3-D ordered macroporous silica as drug carrier and release characteristics in vitro

WANG Liang，LIQian-qian，YU Jiang-nan，XU Xi-ming
（School of Pharmacy，Jiangsu University，Zhenjiang Jiangsu 212013，China）

Objective：To prepare and characterize 3D orderedmacroporous（3DOM）silica as drug carrier for poorly water soluble drugs and investigate its in vitro release characteristics．M ethods：3DOM silica carrier was prepared using PMMA colloidal crystal templatemethod and drug was incorporated into pores of 3DOM silicamatrix through a solvent deposition procedure．The pore structure was characterized was studied by scanning electronmicroscopy（SEM）．The solid state of drug in 3DOM silicawas evaluated by X-ray diffraction（XRD）．Inter-molecular interaction of drug and matrix was obtained using a FT-IR spectrometer．The release property in vitro was investigated．Results：Silica carrier obtained showed exactly a threedimensional ordered macroporous structure．Therewas a significant loss of the drug crystallinity at drug-carrier ratio of 1∶3 and 1∶5，and the release rate in vitro reached 80%in 2 hours．Conclusion：3DOM silica was successfully prepared using colloidal crystal templatemethod，and the dissolution of poorly water soluble drug was improved significantly．

three-dimensional orderedmacroporous silica；carriers；poorly water soluble drugs；in vitro dissolution

R944

A

1671－7783（2014）06－0483－04

10．13312／j．issn．1671-7783．y140056

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（81102403）；江蘇大學(xué)高級專業(yè)人才科研啟動基金資助項(xiàng)目（11JDG072）

王亮（1978—），女，吉林榆樹人，副教授，碩士生導(dǎo)師；徐希明（通訊作者），教授，博士生導(dǎo)師，E-mail：xuxm＠ujs．edu．cn

2014－03－13 ［編輯］何承志